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浅谈对质能方程的理解

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浅谈对质能方程的理解由于中学物理教材中,有关质能方程中的物理概念介绍不详细,使得学生试图从物质世界的传统认识去理解它,造成对质能方程有一定的误解,给学生解答这方面的题目带来困难.误解一由质能方程 E=mc2 推得△E=Amc2,有学生就依此认为,质量可以转化成能量,质量和能量守恒定律不再成立.误解二质能方程厶 E=Amc2 在表明质量能转化成能量的同时,也表明了物质可以转化为能量.本文从物质,以及质能方程中质量、能量的物理意义出发.通过对中学教材中所举实例进行分析,揭示学生对质能方程产生误解的原因,说明质能方程所反应的是物质两属性之间相应的数量关系.1 物质物质是指不依赖于我们的意识而独立存在,又能被意识所反应的客观实在.分子、原子、由分子原子组成的客观实体,以及质子、中子、电子、光子、场、超固态、固态、等离子态„„都是物质的具体形态.2 质量质量的概念有一个形成和发展的过程.由于牛顿受当时物质观(物质是由不可分割的刚性“原子”组成的)的影响,他在《自然哲学之数学原理》中给物体的质量是这样定义的,他指出:物体是由物质组成的,物体中含有物质的多少叫做质量.牛顿所指的“物质的多少”是指物体所含的“原子”个数的多少.因此牛顿的质量概念所描述的是物体本身的一种属性,它不随物体的形状、状态和位置的改变而改变.由于,这个概念与生活中使用的质量概念相符,容易接受,同时又是学生首先接触的质量概念,所以牛顿的质量定义在学生头脑中根深蒂固.在中学物理课本中,对相对论力学中质量概念的介绍较少,致使很多学生认为,牛顿的质量概念内涵与质能方程中质量概念的内涵是相同的,产生了物体质量减小就意味着物体包含的物质减少的认识.其实,质能方程中的质量是指物体的“惯性质量”.惯性质量,作为概念它是用来描述物体具有惯性的属性,作为物理量是描述物体平动惯性大小的物理量.在牛顿力学中,质量是一个特征量,它是物体惯性的量度,一个指定物体的惯性是不随物体运动状态的变化而变化的.即,对于指定的物体,惯性质量是一个恒量.因此,在牛顿力学中也用物体质量来表示物体含有物质的多少,质能方程中的质量依然是描述物体惯性的物理量,但对于指定的物体,其惯性不再是恒定的,而与速度有一定的关系,衡量惯性大小的物理量-质量的大小也就成为与速度相关的物理量,表达式为 m=m01-v2c2.m0 表示物体相对于观察者静止时所具有的质量,称静止质量.V 表示物体相对观察者运动的速度,m 表示...

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